Подавление боковых лепестков в сферической диэлектрической линзе посредством уменьшения сферической аберрации
Способ ослабления в антенне релеевского замирания, обусловленного многолучевым распространением. Способ включает в себя подсоединение антенны на верхней части конструкции, покрытой слоем, поглощающим радиочастотное (РЧ) излучение, и имеющей такую форму, что любая отражающая поверхность указанной конструкции перпендикулярна входящему радиочастотному сигналу. Способ также включает в себя направление входящего радиочастотного сигнала к указанной конструкции, причем нежелательные прямые или отраженные радиочастотные сигналы либо поглощаются слоем, поглощающим радиочастотное излучение, либо отклоняются назад к источнику радиочастотного сигнала с недопущением создания помех нежелательным радиочастотным сигналом необходимому радиочастотному сигналу, направленному на антенну. Техническим результатом при реализации заявленной группы решений является улучшение характеристик антенны, благодаря тому, что решается проблема уменьшения паразитной энергии боковых лепестков антенны. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 19 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение относится к конструкции радиочастотных (РЧ) антенн и, в частности, относится к подавлению боковых лепестков в сферической диэлектрической линзе посредством уменьшения сферической аберрации, вызываемой сферической линзой в радиочастотной (РЧ) антенне.
[002] Радиочастотные (РЧ) антенны имеют множество применений, например, помимо прочего, в радиолокационных станциях (РЛС), для обеспечения связи и при решении других задач. Существует много разных типов радиочастотных антенн. Антенна одного типа включает в себя источник радиоизлучения (ИРИ), который направляет радиочастотную энергию на сферическую линзу, которая, в свою очередь, фокусирует радиочастотную энергию определенным образом перед выходом из радиочастотной антенны.
[003] Боковые лепестки диаграммы направленности антенны в дальней зоне являются нежелательными элементами и присущи практически всем направленным радиочастотным антеннам, включая радиочастотные антенны со сферическими линзами. Боковые лепестки являются частями потока радиочастотной энергии, направление которого не совпадает с необходимым направлением. Эти боковые лепестки являются результатом формирования диаграммы направленности излучения радиочастотной антенны, и они становятся все более проблематичными при увеличении коэффициента усиления антенны. Излучаемая энергия в этих боковых лепестках расходуется является паразитной. С самого начала развития радиоэлектроники уменьшение уровня боковых лепестков антенны было трудной задачей, требующей больших затрат.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[004] Иллюстративные примеры обеспечивают создание способа ослабления в антенне релеевского замирания, обусловленного многолучевым распространением. Способ включает в себя подсоединение антенны на верхней части конструкции, покрытой слоем, поглощающим радиочастотное (РЧ) излучение, и имеющей такую форму, что любая отражающая поверхность указанной конструкции перпендикулярна входящему радиочастотному сигналу. Способ также включает в себя направление входящего радиочастотного сигнала к указанной конструкции, причем нежелательные прямые или отраженные радиочастотные сигналы либо поглощаются слоем, уменьшающим радиочастотное излучение, либо отражаются назад к источнику радиочастотного сигнала (ИРИ) с недопущением создания непреднамеренных помех полезному радиочастотному сигналу, направленному на апертуру антенны.
[005] Иллюстративные примеры также демонстрируют разработку радиочастотной (РЧ) антенны, выполненной с возможностью уменьшения боковых лепестков радиочастотного излучения, вызываемых сферической аберрацией. Радиочастотная антенна включает в себя источник радиоизлучения с возможностью передачи радиочастотной энергии по оптическому пути, заданному между источником радиоизлучения и точкой выхода от радиочастотной антенны. Радиочастотная антенна также включает в себя пробку, размещенную на оптическом пути после источника радиоизлучения, содержащую оптически активный материал по отношению к радиочастотной энергии и имеющую три секции различных форм. Радиочастотная антенна также включает в себя сферическую линзу, размещенную на оптическом пути после пробки.
[006] Иллюстративные примеры также обеспечивают создание радиочастотной (РЧ) антенны, выполненной с возможностью уменьшения боковых лепестков радиочастотного излучения, вызываемых сферической аберрацией. Радиочастотная антенна включает в себя источник радиоизлучения, выполненный с возможностью передачи радиочастотной энергии по оптическому пути, заданному между источником радиоизлучения и точкой выхода от радиочастотной антенны. Радиочастотная антенна также включает в себя пробку, размещенную на оптическом пути после источника радиоизлучения, содержащую оптически активный материал по отношению к радиочастотной энергии и имеющую три секции из различных материалов с различными диэлектрическими проницаемостями. Радиочастотная антенна также включает в себя сферическую линзу, размещенную на оптическом пути после пробки.
[007] Указанные признаки и функции могут быть реализованы независимо в различных примерах раскрытия настоящего изобретения или могут быть скомбинированы в других примерах, дополнительные подробности которых могут быть очевидными при обращении к последующему описанию и чертежам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[008] Признаки иллюстративных примеров, обеспечивающие новизну по сравнению с уровнем техники, изложены в прилагаемой формуле изобретения. При этом иллюстративные примеры, а также предпочтительный режим их применения, дополнительные цели и признаки будут лучше поняты из следующего подробного описания иллюстративного примера раскрытия настоящего изобретения при рассмотрении вместе с сопровождающими чертежами, на которых:
на ФИГ. 1 приведена иллюстрация рабочих параметров диаграммы направленности для радиочастотной антенны, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 2 приведена иллюстрация компонентов радиочастотной антенны, выполненной с возможностью сужения боковых лепестков, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 3 приведена иллюстрация другого представления компонентов радиочастотной антенны, выполненной с возможностью сужения боковых лепестков, и влияния пробки, как подробнее описано ниже, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 4 приведена иллюстрация потока энергии от падающей радиочастотной волны, отражаемого от границы раздела, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 5 приведена иллюстрация радиочастотной волны, входящей в материал с большим показателем преломления и волны, входящей в материал с меньшим показателем преломления, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 6 приведена иллюстрация полного внутреннего отражения радиочастотной волны, облучающей материал, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 7 приведена иллюстрация распределения электрического поля в области микрополосковой линии, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 8 приведена иллюстрация цилиндрической пробки из двух различных материалов, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 9 приведена иллюстрация цилиндрической пробки из двух различных материалов и форм, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 10 приведена иллюстрация сечения пробки, показанной на ФИГ. 9, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 11 приведена иллюстрация хода радиочастотных лучей для еще одной пробки, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 12 приведена иллюстрация еще одного хода радиочастотных лучей для пробки, показанной на ФИГ. 11, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 13 приведена иллюстрация еще одного хода радиочастотных лучей для пробки, показанной на ФИГ. 11, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 14 приведена иллюстрация потока радиочастотной энергии от радиочастотной антенны без использования пробки, как описано выше, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 15 приведена иллюстрация потока радиочастотной энергии от радиочастотной антенны с использованием пробки, как описано выше, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 16 приведен график коэффициента усиления в зависимости от угла потока радиочастотной энергии, излучаемой от радиочастотной антенны, изображенный в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 17 приведена структурная схема способа ослабления в антенне релеевского замирания, обусловленного многолучевым распространением, изображенная в соответствии с иллюстративным примером;
на ФИГ. 18 приведена блок-схема радиочастотной антенны, изображенная в соответствии с иллюстративным примером; и
на ФИГ. 19 приведена блок-схема еще одной радиочастотной антенны, изображенная в соответствии с иллюстративным примером.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[009] В иллюстративных примерах признается и учитывается, что энергия, излучаемая боковыми лепестками радиочастотной антенны, обычно считается паразитной и обычно считается нежелательной. В иллюстративных примерах признается и учитывается способ уменьшения боковых лепестков антенны со сферической диэлектрической линзой. В иллюстративных примерах признается и учитывается, что преломляющие свойства пробки, которой придана геометрическая форма, или пробки из множества материалов или как пробки, которой придана геометрическая форма, так и пробки из множества материалов, могут быть использованы для уменьшения сферической аберрации, вызываемой сферической линзой с уменьшением, таким образом, боковых лепестков. Иллюстративные примеры обеспечивают количественное уменьшение энергии возле краев сферической диэлектрической линзы посредством преломления энергии в направлении к центру сферической линзы. Этот приводит к тому, что меньше энергии претерпевает сферическую аберрацию, которая может вызывать появление боковых лепестков радиочастотной энергии.
[0010] В иллюстративных примерах признается и учитывается, что существующие решения для уменьшения уровня боковых лепестков могут быть нежелательными. Например, одно текущее решение заключается в увеличении площади поперечного сечения части волновода для изменения распределения поверхностного тока. Однако недостатком использования этого метода является то, что для увеличения площади поперечного сечения апертуры волновода требуется больше физического пространства, что не соответствует конструктивным требованиям для волноводной решетки.
В другом примере на выходном отверстии волновода могут быть созданы сложные геометрические конфигурации. Однако реализация таких геометрических модификаций приведет к общему усложнению процесса проектирования и производства с увеличением стоимости и снижением надежности радиочастотной антенны. Еще в одном примере составная линза из множества материалов может быть использована, чтобы расположить фокальные точки излучателя ближе к линзе. Однако этот подход приводит к уменьшению эффективности апертуры антенны. Иллюстративные примеры решают эти и другие проблемы, связанные с уменьшением уровня боковых лепестков радиочастотного излучения в большинстве радиочастотных антенн, и особенно в радиочастотной антенне, в которой используется сферическая линза.
[0011] На ФИГ. 1 показана иллюстрация рабочих параметров диаграммы направленности для радиочастотной антенны, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. Таким образом, на ФИГ. 1 показана диаграмма 100 направленности радиочастотной (РЧ) энергии, излучаемой из источника 102 радиоизлучения. Радиочастотная энергия представляет собой, более точно, множество фотонов (свет), имеющих (имеющий) длины волн приблизительно в диапазоне от 300 ГГц (гигагерц) до 3 кГц (килогерц). Фотон обладает свойствами как волн, так и пакетов и может считаться пакетом волн переменных электрического и магнитного полей.
[0012] Источник радиоизлучения может быть выполнен с возможностью испускания электромагнитной волны посредством колебания заряда или зарядов с простым гармоническим колебанием, так что он имеет ускорение почти в каждый момент времени. Это колебание создает электромагнитное поле, изменяющееся во времени, которое может быть представлено в виде волны, описываемой уравнениями Максвелла. Поток электромагнитной энергии может быть представлен с использованием электрического и магнитного полей исходя из потока энергии на единицу площади. Эта понятие называется вектором Пойнтинга, который описывает как величину, так и направление скорости потока энергии. Вектор Пойнтинга, созданный для каждого угла, окружающего источник радиоизлучения, интегрированный по его соответствующей области, может быть использован для получения диаграммы направленности, такой как показано на ФИГ. 1.
[0013] Важной характеристикой направленной антенны является способность фокусировать излучаемую радиочастотную энергию в определенном направлении без излучения побочной энергии в нежелательных направлениях. Основное направление фокусировки называется главным лепестком, таким как главный лепесток 104. Точка, в которой расходуется большая часть радиочастотной энергии, находится на кольце 106, которое представляет диапазон радиочастотной антенны. Точка 108 половинной мощности представляет точки, в которых радиочастотная энергия приблизительно в два раза меньше, чем в радиочастотном источнике 102. Ширина 110 главного лепестка при первом нуле (First null beam width, FNBW) представляет собой место в пространстве, в котором главный лепесток заканчивается, а боковых лепестков нет. Ширина 112 луча половинной мощности является шириной главного лепестка 104, где мощность составляет половину мощности источника 102 радиоизлучения.
[0014] Энергия, излучаемая в нежелательных направлениях, называется энергией боковых лепестков или энергией заднего лепестка. Энергия боковых лепестков излучается в боковых лепестках, таких как боковые лепестки 114. Энергия боковых лепестков будет ухудшать рабочие характеристики антенны и может привести к помехам. Таким образом, энергия боковых лепестков часто считается паразитной. Энергия заднего лепестка, такого как в боковом лепестке 116, также часто считается нежелательной, поскольку энергия заднего лепестка расходуется бесполезно.
[0015] На ФИГ. 2 приведена иллюстрация компонентов радиочастотной антенны, выполненной с возможностью сужения боковых лепестков, изображенных в соответствии с иллюстративным примером. Антенна 200 включает в себя, в числе других возможных компонентов, излучатель 202, пробку 204 и сферическую линзу 206. Сплошные стрелки 208 показывают световой путь прохождения радиочастотной энергии от излучателя 202, через пробку 204 и через сферическую линзу 206, получаемый в результате преломления на границах разных материалов (включая границу между твердым объектом и воздухом (или даже вакуумом)). Прерывистые стрелки 210 показывают еще один световой путь прохождения радиочастотной энергии от излучателя 202, получаемый в результате отражения на тех же границах.
[0016] Одной из целей иллюстративных примеров является минимизация распространения радиочастотной энергии по ширине 212 сферической линзы 206. Таким образом, после прохождения радиочастотной энергии через пробку 204 радиочастотная энергия имеет более узкую фокусировку вблизи оси 220 сферической линзы 206, по сравнению с распространением радиочастотной энергии без пробки 204. Поскольку радиочастотная энергия имеет более узкую фокусировку, сферическая аберрация радиочастотной энергии, проходящей через сферическую линзу 206, значительно уменьшается. Сферическая аберрация представляет собой оптический эффект, наблюдаемый в оптическом устройстве (линзе, зеркале и т.п.), который возникает вследствие увеличения угла преломления лучей света, когда они сталкиваются с линзой, или отражения лучей света, когда они сталкиваются с зеркалом возле его кромки, по сравнению с теми, которые сталкиваются с зеркалом ближе к его центру. Как объяснено выше, сферическая аберрация в радиочастотной антенне приводит к появлению боковых лепестков, которые считаются нежелательными. Таким образом, пробка 204 согласно иллюстративным примерам обеспечивает уменьшение нежелательных боковых лепестков посредством уменьшения сферической аберрации радиочастотной энергии.
[0017] Пробка 204 может принимать несколько различных форм. На ФИГ. 2 показана только первая форма. В этом иллюстративном примере пробка 204 является цилиндрической пробкой, образованной из трех различных материалов. Секция 214 выполнена из первого материала, секция 216 выполнена из второго материала, а секция 218 выполнена из третьего материала. Каждый из этих материалов отличается от материала, находящегося рядом с ним. В одном иллюстративном примере все три материала отличаются друг от друга. Выбранный конкретный материал может изменяться, но материал в каждой секции оптически активен. Термин "оптически активен" в отношении вещества определено как его способность отражать и преломлять радиочастотную энергию на пороговом уровне. С точки зрения дилетантов материал является "прозрачным" для радиочастотной энергии, но степень прозрачности может быть разной. Поскольку каждая граница между двумя различными материалами пробки (или между пробкой и окружающим воздухом или пространством) является границей между средами с различными показателями преломления (объяснено ниже), при этом преломление и отражение радиочастотной энергии происходит на каждой границе.
[0018] Пробка 204 показана тремя различными секциями. Однако количество секций может варьироваться одного до нескольких (более 3). Этот конкретный иллюстративный пример имеет три секции, поскольку каждая секция, последовательно, более узко фокусирует радиочастотную энергию на сферической линзе 206 с приемлемой потерей радиочастотной энергии. Радиочастотная энергия может быть ослаблена при ее прохождении через пробку 204, причем большая часть потерь происходит в результате отражения на каждой границе. Часть потерь может возникать в результате поглощения радиочастотной энергии, хотя материалы пробки 204 выбраны с условием минимизации поглощения радиочастотной энергии. Таким образом, хотя теоретически большое количество секций пробки 204 могут фокусировать радиочастотную энергию очень узко на сферической линзе 206, происходящая вследствие этого ослабление радиочастотной энергии может быть ниже приемлемого порогового значения. Выбор потерь радиочастотной энергии в зависимости от эффекта фокусировки является вопросом выбора конструкции для конкретного применения, хотя в конкретном иллюстративном примере для секции 214, секции 216 и секции 218 выбраны три материала, в частности, с выбранными показателями преломления.
[0019] Иными словами, предлагаемое устройство (пробка 204) служит в качестве границы раздела между открытым концом волновода (излучателем 202) и сферической диэлектрической линзой (сферической линзой 206). На выходном открытом конце волновода электромагнитные волны начинают излучаться в пространство (которое может быть вакуумом или воздухом) и взаимодействовать с частью линзы системы. Стрелки на ФИГ. 2 обозначают направление распространения волн. На каждой поверхности материала луч претерпевает отражение и преломление, которое изменяет путь прохождения волны. Сплошные линии (стрелки 208) обозначают лучи преломления, а прерывистые линии (стрелки 210) представляют часть волны, отражаемой от границы раздела данной секции.
[0020] На ФИГ. 3 приведена иллюстрация другого представления компонентов радиочастотной антенны, выполненной с возможностью сужения боковых лепестков, и влияния пробки, как описано ниже, в соответствии с показанным иллюстративным примером. Таким образом, антенна 200 и антенна 300 являются одинаковыми, излучатель 202 и излучатель 302 являются одинаковыми, и сферическая линза 206 и сферическая линза 306 являются одинаковыми, так что ширина 212 и ширина 316 являются одинаковыми. Однако на ФИГ. 3 представлена фокусировка, вызываемая пробкой 304 в отношении радиочастотной энергии, излучаемой от излучателя 302. На ФИГ. 3 также показано фокусное расстояние 308 сферической линзы 306 (которое совпадает с фокусным расстоянием сферической линзы 206 по ФИГ. 2). Следует отметить, что как ФИГ. 2, так и ФИГ. 3 выполнены не в масштабе, и каждая фигура выполнена в разном масштабе.
[0021] Как показано на ФИГ. 3, линии 310 показывают диаграмму направленности РЧ-антенны без пробки 304, а линии 312 показывают диаграмму направленности РЧ-антенны с пробкой 304. Как можно видеть из чертежей, распространение радиочастотной энергии по ширине 316 сферической линзы 306 без пробки 304 имеет большую величину по сравнению с антенной 300, имеющей пробку 304. В частности, наличие пробки 304 исключает фокальные точки, через которые проходит радиочастотная энергия от излучателя 302, как показано символами "X" 314. Поскольку радиочастотная энергия от излучателя 302 пересекается с меньшим количеством фокальных точек, сферическая аберрация уменьшается. Соответственно также уменьшается паразитная энергия боковых лепестков.
[0022] Иными словами, форма, а также характеристики передачи, отражения и преломления пробки 304 оптимизированы для минимизации сферической аберрации линзы. Сферическая аберрация для целей этого конкретного иллюстративного примера представляет собой размытие радиочастотного, образованного сферической зоной отражения. Сферическая аберрация возникает потому, что параллельные лучи, попадающие на сферическую линзу 306 далеко от оптической оси, фокусируются в отличной точке по сравнению с лучами вблизи оси.
[0023] Проблема сферической аберрации обычно сводится к минимуму за счет использования только центральной части сферической зоны отражения. Для случая сферической диэлектрической линзы, источник освещения может привести к тому, что части падающей волны радиочастотной энергии будут пересекаться с диэлектрической границей далеко от центровой линии источника. Когда это явление происходит в случае радиочастотной энергии, разные фокальные точки вызывают образование лепестков диаграммы направленности антенны. Основной луч вызывается фокальной точкой, которая находится на одной линии с осью источника освещения. Появление боковых лепестков вызывается энергией, фокусируемой из разных точек вне линзы.
[0024] На ФИГ. 4 приведена иллюстрация энергии от падающей радиоволны, отражаемой от границы раздела, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. В частности, на ФИГ. 4 описывается отражение и передача падающей нормально плоской волны на плоских границах.
[0025] Для понимания работы предлагаемого устройства приведена упрощенная геометрия, которая поясняет основную физику. Рассмотрим плоскую волну, распространяющуюся вдоль положительной оси z, с ее электрическим полем, ориентированным в направлении х. Эта волна попадает на границу раздела, разделяющую две среды, каждая из которых имеет уникальные диэлектрическую проницаемость (ε), магнитную проницаемость (μ) и электропроводность (σ). Чтобы удовлетворить граничное условие между двумя областями, часть энергии от падающей волны должна быть отражена от границы раздела, как показано.
[0026] В настоящее время разработаны два параметра, с помощью которых прогнозируют амплитуду передаваемых и отраженных волн. Они известны как коэффициент пропускания 
, заданный как:
и коэффициент отражения 
, заданный как:
где 
- волновой импеданс, основанный на свойствах среды, заданных:
[0027] Коэффициенты отражения и передачи связаны соотношением 
, with 
и 
. Для полного отражения от границы раздела, 
вызывая 
и без отражения 
и 
. Для того чтобы сохранить величину отражения низкой, вследствие плоской границы раздела, разность волнового сопротивления между областями должна быть небольшой.
[0028] На ФИГ. 5 приведена иллюстрация радиочастотной волны, входящей в материал с большим показателем преломления и волны, входящей в материал с меньшим показателем преломления, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. На ФИГ. 5, в частности, проиллюстрировано отражение и передача волны, падающей под наклоном. На ФИГ. 5 показан альтернативный случай, относящийся к ФИГ. 4, и раскрытие по ФИГ. 5 следует рассматривать вместе с раскрытием по ФИГ. 4.
[0029] Когда плоская волна приближается к границе под произвольным углом падения, происходит преломление. Закон отражения гласит, что угол отражения (θr) равен углу падения (θi) для всех длин волны и для любой пары материалов, как указано в следующем уравнении:
θi=0r.
[0030] Закон преломления гласит, что угол (θi) падения и угол (θR) преломления связаны с показателями преломления материалов по обе стороны границы раздела следующим уравнением:
n1sin(θ1)=n2sin(θ2), где θ1=θi и θ2=θR.
[0031] Существует три общих случая произвольного падения, при этом случай падения нормальной плоской волны уже описан. Два оставшихся случая включают волну, входящую в материал с большим показателем преломления, и волну, входящую в материал с меньшим показателем преломления. На ФИГ. 5 показаны результаты этих двух случаев.
[0032] На ФИГ. 6 приведена иллюстрация полного внутреннего отражения радиочастотной волны, облучающей материал, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. На ФИГ. 6 в частности показано полное внутреннее отражение. На ФИГ. 6 показан альтернативный случай, относящийся к ФИГ. 4 и ФИГ. 5, и раскрытие по ФИГ. 6 следует рассматривать вместе с раскрытием для ФИГ. 4 и ФИГ. 5.
[0033] Существует частный случай распространения волн, при котором обуславливается отражение от следующей области всей энергии, переданной от одной области. Критерии для этого случая заключаются в том, что n1>n2 и угол входящей нормальной волны должен быть больше критического угла, отсчитываемого от перпендикуляра границы раздела материалов. Критический угол может быть определен с помощью следующего уравнения.
, где снова n1 и n2 являются показателями преломления.
[0034] Поскольку вся энергия отражается и может оказаться внутри материала, когда это явление возникает внутри вещества, это явление можно назвать полным внутренним отражением. В более общем плане это явление можно назвать полным отражением.
[0035] На ФИГ. 7 приведена иллюстрация распределения электрического поля в области микрополосковой линии, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. На ФИГ. 7 показано физическое свойство, называемое диэлектрической проницаемостью. На ФИГ. 7 показана микрополоска 700 и плоскость 702 заземления для микрополоски 700. Между микрополоской 700 и плоскостью 702 заземления расположен диэлектрик 704. Линии 706 электромагнитного поля показаны различными стрелками на ФИГ. 7.
[0036] Диэлектрическая проницаемость представляет собой электромагнитное свойство, которое обычно определяется для электромагнитных полей, содержащихся в однородной области, или для линий поля, которые охватывают неоднородную область. Общая диэлектрическая проницаемость области, содержащей поле, обычно называется эффективной диэлектрической проницаемостью (εеƒƒ). Примером, иллюстрирующим εеƒƒ, является микрополосковая линия, в которой поле охватывает область свободного пространства и диэлектрическую область, определяемую диэлектриком 704. На ФИГ. 7 показано распределение электрического поля в области вблизи микрополоски 700. Управление частью электрического поля, содержащегося в диэлектрике 704, и количество и тип диэлектрического материала представляет управление значением εеƒƒ. Значение εеƒƒ прямо влияет на импеданс микрополосковой линии передачи. Значение εеƒƒ представляет собой комбинацию ε1и ε2.
[0037] ФИГ. 8 и ФИГ. 9 следует рассматривать вместе. На ФИГ. 8 показана цилиндрическая пробка из двух различных материалов, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. На ФИГ. 9 показана цилиндрическая пробка из двух различных материалов и форм, изображенная в соответствии с иллюстративным примером.
[0038] На ФИГ. 10 показано сечение пробки, показанной на ФИГ. 9, изображенное в соответствии с иллюстративным примером. На ФИГ. 10 показана альтернатива ФИГ. 9 и ФИГ. 8.
[0039] Совместно ФИГ. 8 - ФИГ. 10 иллюстрируют отражение и передачу падающей нормально плоской волны, получаемые изменением диэлектрической проницаемости площади поперечного сечения. На ФИГ. 8 - ФИГ. 10 представлены альтернативные устройства или пробки, которые позволяют получить результат, аналогичный результату, получаемому посредством пробок, представленных на ФИГ. 2 и ФИГ. 3. Иными словами, пробка 800 и пробка 900, показанные здесь, являются альтернативами пробке 204 по ФИГ. 2 или пробке 304 по ФИГ. 3.
[0040] На ФИГ. 8 показана пробка 800, которая является цилиндром, образованным из различных оптически активных материалов в первой секции 802 и второй секции 804. Поскольку они выполнены из различных материалов, они имеют разные показатели преломления, как обозначено η1 для первой секции 802 и η2 для второй секции 804.
[0041] На ФИГ. 9 и ФИГ. 10 приведен вариант конструкции, показанной на ФИГ. 8. В частности, пробка 900 также образована из двух различных материалов - один материал в первой секции 902, а другой материал во второй секции 904. Эти секции могут иметь те же показатели преломления, что и материалы, представленные в пробке 800 по ФИГ. 8, или могут иметь отличающиеся показатели преломления. Однако более важным отличием пробки 800 от пробки 900 является форма второй секции 904. Вторая секция 904 является прямым круговым цилиндром на первом конце, но с другой стороны является прямым конусом. Изменение угла материала во второй секции дополнительно изменяет то, как радиочастотная энергия преломляется и отражается при распространении вдоль продольной оси пробки 900.
[0042] На ФИГ. 10 показана пробка 900 в трех разных сечениях. Сечение 1000, сечение 1002 и сечение 1004 выполнены по линии 906, линии 908 и линии 910, соответственно. Как можно видеть из ФИГ. 10, чем дальше по продольной оси пробки 900 в направлении второй секции 904, тем большую площадь занимает второй материал.
[0043] Материал в первой секции 902 и второй секции 904 (или первой секции 802 и второй секции 804) может иметь различные значения импеданса. Для ФИГ. 8 в варианте реализации, где разница волнового импеданса между двумя областями велика, коэффициент отражения также будет большим. Чтобы способствовать ослаблению отражения в этом варианте реализации, добавляется конструкция, которая имеет область градиента в диапазоне от 
до 
, как показано на ФИГ. 9 и ФИГ. 10. Эта конструкция обеспечивает постепенное изменение волнового сопротивления между двумя областями. Введение конической области между областями 
и 
создает геометрию, которая привносит градиентный эффект.
[0044] ФИГ. 11 - ФИГ. 13 следует рассматривать вместе. На ФИГ. 11 приведена иллюстрация хода радиочастотных лучей для еще одной пробки, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. На ФИГ. 12 приведена иллюстрация еще одного хода радиочастотных лучей для пробки, показанной на ФИГ. 11, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. На ФИГ. 13 приведена иллюстрация еще одного хода радиочастотных лучей для пробки, показанной на ФИГ. 11, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. Одинаковые ссылочные позиции используются по отношению к каждо1 из ФИГ. 11 - ФИГ. 13.
[0045] Пробка 1100 может представлять собой вариант реализации пробки 204 по ФИГ. 2, пробки 304 по ФИГ. 3, пробки 800 по ФИГ. 8 или пробки 900 по ФИГ. 9 и ФИГ. 10. В одном иллюстративном примере геометрия пробки 1100 может быть использована в качестве второй секции 904 по ФИГ. 9. В другом иллюстративном примере пробка 1100 может быть отдельно расположенной пробкой, используемой в радиочастотной антенне, такой как пробка 204 по ФИГ. 2 или пробка 304 по ФИГ. 3. В другом иллюстративном примере пробка 1100 может быть выполнена из трех различных материалов, как описано в отношении ФИГ. 2. Таким образом, пробка 1100 может быть выполнена из нескольких материалов, и/или может состоять из одного цельного материала, и/или может быть частью более крупной конструкции пробки. В отношении описания по ФИГ. 11 - ФИГ. 13, пробка 1100 описывается как одна конструкция, выполненная из цельного материала. Однако приведенное описание не отменяет вариантов реализации, описанных выше.
[0046] В одном иллюстративном примере пробка 1100 имеет три различных секции: первую коническую секцию 1102, цилиндрическую секцию 1104 и вторую коническую секцию 1106. Первая коническая секция 1102 и вторая коническая секция 1106 могут быть прямыми круговыми конусами, но могут иметь разные конические формы, включая неправильные конические формы. Они также могут отличаться от конической формы. В этом иллюстративном примере первая коническая секция 1102 представляет собой прямой круговой конус, имеющий первую высоту от основания до вершины, которая больше, чем высота второй конической секции 1106. Цилиндрическая секция 1104 имеет радиус, который приблизительно соответствует основанию первой конической секции 1102 и второй конической секции 1106. Однако любая из этих секций может отличаться по размеру. Иными словами, например, цилиндрическая секция 1104 может иметь радиус, больший, чем основание первой конической секции 1102, но меньший чем основание второй конической секции 1106. Возможны другие варианты размеров, включая различные геометрические формы цилиндрической секции 1104, отличные в той или иной степени от цилиндра.
[0047] На ФИГ. 11 - ФИГ. 13 показаны конкретные примеры прямого кругового конуса для первой конической секции 1102, прямого кругового конуса для второй конической секции 1106 с меньшей высотой, чем высота первой конической секции 1102, и цилиндрической секции 1104, имеющей радиус, который соответствует основаниям двух противоположных конусов.
[0048] В этом иллюстративном примере радиочастотный излучатель 1108 направлен на первую коническую секцию 1102. Радиочастотный излучатель 1108 может представлять собой, например, излучатель 202 по ФИГ. 2. Радиочастотный излучатель 1108 может направлять всю радиочастотную энергию вдоль ширины 1109 пробки 1100. Однако пропускающие, преломляющие и отражательные свойства радиочастотной энергии, распространяющейся через пробку 1100, зависят от того, где радиочастотная энергия попадает на пробку 1100. Причина этого, как объяснено выше, заключается в том, что световой путь прохождения радиочастотной энергии принимает радиочастотную энергию вдоль разных угловых границ вследствие сложной формы пробки 1100. Например, световой путь, показанный на ФИГ. 11, отличается от светового пути, показанного на ФИГ. 12 или ФИГ. 13. Причина этого заключается в том, что для трех различных световых путей отраженный или пропущенный свет попадает на одну из трех различных угловых областей: в первой конической секции 1102 (ФИГ. 11), цилиндрической секции 1104 (ФИГ. 12) и второй конической секции 1106 (ФИГ. 13).
[0049] Далее подробно рассмотрен каждый световой путь. Для каждой из ФИГ. 11, ФИГ. 12 и ФИГ. 13 сплошные линии, то есть линии 1110, линии 1112 и линии 1114, представляют световой путь преломленной или пропущенной радиочастотной энергии, передаваемой через пробку 1100. Прерывистые линии, такие как линия 1116, линия 1118, линия 1120, линия 1122, линия 1124, линия 1126 и линия 1128, представляют световой путь отражаемой радиочастотной энергии по отношению к пробке 1100.
[0050] Следует отметить, что часть отражаемой радиочастотной энергии отражается назад в пробку 1100, а часть отражаемой радиочастотной энергии отражается от пробки 1100. Таким образом, фактическая геометрия радиочастотной энергии, испускаемой от пробки 1100, будет сложной и более полно представлена на ФИГ. 14 и ФИГ. 15 ниже.
[0051] Однако несмотря на сложность световых путей, по которым проходит радиочастотная энергия, по ширине пробки 1100, радиочастотная энергия, которая передается через всю пробку 1100, имеет тенденцию изгибаться в сторону по направлению к вершине второй конической секции 1106. Этот эффект показан линейным участком 1130, линейным участком 1132 и линейным участком 1134.
[0052] Таким образом, пробка 1100 служит для большей фокусировки радиочастотной энергии от радиочастотного излучателя 1108 в направлении центровой линии продольной оси пробки 1100, по сравнению с использованием только одного радиочастотного излучателя. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению сферической аберрации в радиочастотной антенне со сферической линзой, как объяснено в отношении ФИГ. 13.
[0053] Иными словами, предлагаемое устройство в виде пробки 1100 для использования в качестве границы раздела между открытым концом волновода (таким как излучатель 202 по ФИГ. 2) и диэлектрической линзой (такой как сферическая линза 206, как показано на ФИГ. 2). Предлагаемое устройство принимает волны, которые будут распространяться по крупному участки диэлектрической линзы и фокусирует их на небольшом участке линзы. Такая фокусировка достигается за счет тщательного выбора диэлектрических свойств материалов и/или конкретной геометрии.
[0054] На ФИГ. 11 - ФИГ. 13 представлены три характеристики волны, которые вносят вклад в большинство взаимодействий внутри устройства. Этими характеристиками являются пропускание, отражение и преломление. Устройство может быть выполнено таким образом, что внутреннее отражение минимизировано, а волны преломляются необходимым образом на выходе из устройства. Эффективное пропускание в устройстве, прохождение через него и выход из устройства также достигаются за счет выбора формы и/или материала (материалов) пробки 1100.
[0055] Как отмечено выше, размеры и материалы, выбранные для любых пробок, описанные в настоящем документе, могут отличаться. Тем не менее, представлен следующий конкретный пример пробки. Этот конкретный пример не ограничивает другие иллюстративные примеры, описанные выше, и не имеет обязательной ограничительной силы для заявленных изобретений.
[0056] В этом примере одна монолитная пробка выполнена из экструдируемой пластмассы ТР20275. Материал пробки имеет относительную магнитную проницаемость примерно 4,4. Форма этого примера пробки имеет такую же форму, как показано на ФИГ. 11 - ФИГ. 13. Для первой конической секции прямой круговой конус имеет угол примерно 13,39 градусов, высоту примерно 10,54 миллиметра и базовый радиус примерно 2,51 миллиметра. Цилиндрическая секция имеет высоту примерно 2,635 миллиметра и радиус примерно 2,51 миллиметра. Для второй конической секции прямой круговой конус имеет высоту 0,8783 миллиметра и основание примерно 2,51 миллиметра.
[0057] Эта конкретная пробка выполнена для волновода, который имеет граничную частоту величиной ƒcutoƒƒ=35 GHz и ƒcenter=40 GHz. Размеры пробки основаны на длине волны внутри волновода, обозначенной как λG, где 
. Каждому отбору ƒcutoƒƒ будет соответствовать уникальная геометрия пробки.
[0058] ФИГ. 14 и ФИГ. 15 следует сравнивать друг с другом. На ФИГ. 14 приведена иллюстрация радиочастотной энергии от радиочастотной антенны без использования пробки, как описано выше, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. На ФИГ. 15 приведена иллюстрация радиочастотной энергии от радиочастотной антенны с использованием пробки, как описано выше, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. Как ФИГ. 14, так и ФИГ. 15 представляют распределения радиочастотной энергии, полученные во время эксперимента с использованием реальных излучателей и прототипа пробки.
[0059] Волнистые линии на обеих фигурах представляют распределение радиочастотной энергии. Как для ФИГ. 14, так и для ФИГ. 15 угол тета 1400 и угол тета 1500 представляют угол излучения от антенны, как также показано, например, на главном лепестке 104 по ФИГ. 1. Излучатель 1402 по ФИГ. 14 и излучатель 1502 по ФИГ. 15 идентичны. Однако пробка 1504 размещена на конце излучателя 1502, как показано на ФИГ. 15.
[0060] Как можно видеть из сравнения распределения радиочастотной энергии по ФИГ. 14 с распределением радиочастотной энергии по ФИГ. 15, боковые лепестки 1506 радиочастотной энергии и боковые лепестки 1508 радиочастотной энергии уменьшены по сравнению с боковыми лепестками 1404 радиочастотной энергии и боковыми лепестками 1406 радиочастотной энергии. Кроме того, распределение радиочастотной энергии в главном лепестке 1510 по ФИГ. 15 больше, чем распределение радиочастотной энергии в главном лепестке 1408 по ФИГ. 14, показывая, что при наличии пробки 1504 в главном лепестке концентрируется больше радиочастотной энергии. Кроме того, поскольку на ФИГ. 14 распределение радиочастотной энергии шире, радиочастотная энергия будет иметь большую сферическую аберрацию при направлении на сферическую линзу по сравнению с распределением радиочастотной энергии, показанной на ФИГ. 15.
[0061] На ФИГ. 16 приведен график коэффициента усиления в зависимости от угла радиочастотной энергии, излучаемой от радиочастотной антенны, изображенный в соответствии с иллюстративным примером. На графике 1600 показаны изменения коэффициента усиления радиочастотной энергии под любым данным углом, взятым относительно продольной оси излучателя, углом тета, для диаграмм направленности РЧ-антенны, представленных на ФИГ. 14 и ФИГ. 15.
[0062] Линия 1602 представляет распределение радиочастотной энергии для излучателя без пробки, как показано на ФИГ. 14. Линия 1604 представляет распределение радиочастотной энергии для излучателя с пробкой, как описано в настоящем документе, как показано на ФИГ. 15. На ФИГ. 16 показано распределение радиочастотной энергии, полученное во время эксперимента с использованием реальных излучателей и прототипа пробки.
[0063] Как можно видеть из ФИГ. 16, сравнивая линию 1602 с линией 1604, при более высоких или более низких углах - то есть дальше от продольной оси излучателя - излучатель с пробкой имеет меньшие значения радиочастотной энергии по сравнению с излучателем без пробки. Таким образом, пробка согласно иллюстративным примерам является эффективным средством уменьшения радиочастотной энергии боковых лепестков и концентрации радиочастотной энергии в большем количестве на углах ближе к продольной оси излучателя. Таким образом, как объяснено выше, пробка является эффективным средством уменьшения сферической аберрации в радиочастотной антенне, в которой используется сферическая линза или какие-либо другие фокусирующие линзы.
[0064] Таким образом, пробка согласно иллюстративным примерам обеспечивает ряд преимуществ при использовании в радиочастотных антеннах. Иллюстративные примеры обеспечивают уникальную геометрию конструкции пробки и сочетание материалов для эффективного уменьшения боковых лепестков и улучшения эффективности излучения волноводных облучателей антенн. Иллюстративные примеры обеспечивают создание уникальной конструкции, которую можно получать в промышленных масштабах посредством аддитивного производства, субтрактивного производства или литья под давлением. Иллюстративные примеры позволяют лучше согласовывать импеданс и эффективность излучения волноводного облучателя. Существуют также другие преимущества.
[0065] На ФИГ. 17 приведена структурная схема способа ослабления в антенне релеевского замирания, обусловленного многолучевым распространением, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. Способ 1700 может быть реализован с использованием радиочастотной антенны, имеющей пробку и сферическую линзу, как показано на ФИГ. 2, ФИГ. 8-ФИГ. 13 и ФИГ. 15.
[0066] Способ 1700 может быть начат подсоединением антенны на верхней части конструкции, покрытой слоем, поглощающим радиочастотное (РЧ) излучение, и имеющей такую форму, что любая отражающая поверхность указанной конструкции перпендикулярна входящему радиочастотному сигналу (операция 1702). Способ 1700 также включает в себя направление входящего радиочастотного сигнала к указанной конструкции, причем нежелательные прямые или отраженные радиочастотные сигналы либо поглощаются слоем, поглощающим радиочастотное излучение, либо отклоняются назад к источнику радиочастотного сигнала с недопущением создания помех нежелательным радиочастотным сигналом необходимому радиочастотному сигналу, направленному на антенну (операция 1704). В одном иллюстративном примере способ 1700 после этого может быть завершен.
[0067] Способ 1700 может быть изменен. Например, форма может быть сферической или полусферической. Антенна может быть соединена с выпуклой внешней поверхностью указанной конструкции. В другом варианте реализации слой, поглощающий радиочастотное излучение, может быть материалом, выбранным из группы, состоящей из: углеродного материала; пеноматериалов, смешанных с углеродной сажей; металла и металлических частиц, в том числе твердых частиц металлического алюминия, оксида железа и порошкообразного железа; комбинации пластмассы с другим веществом, в том числе латексом, полимерными смесями или волокнами; электропроводящего полимера, в том числе полианилина; и сочетания указанного. Также возможны другие варианты реализации способа 1700. Например, способ 1700 также предусматривает изготовление любых пробок, описанных выше, или направление радиочастотной энергии с использованием пробки, как описано выше. Таким образом, способ 1700 не обязательно ограничивает заявленные изобретения.
[0068] На ФИГ. 18 приведена блок-схема радиочастотной антенны, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. Радиочастотная антенна 1800 может представлять собой вариант реализации антенны 200 по ФИГ. 2, антенны 300 по ФИГ. 3 или антенны, показанной на ФИГ. 15. Радиочастотная антенна 1800 может быть охарактеризована как радиочастотная (РЧ) антенна, выполненная с возможностью уменьшения боковых лепестков радиочастотного излучения, вызываемых сферической аберрацией.
[0069] Радиочастотная антенна 1800 включает в себя источник 1802 радиоизлучения, выполненный с возможностью передачи радиочастотной энергии 1804 по оптическому пути, заданному между источником 1802 радиоизлучения и точкой 1806 выхода от радиочастотной антенны 1800. Радиочастотная антенна 1800 также включает в себя пробку 1808, размещенную на оптическом пути после источника 1802 радиоизлучения. Пробка 1808 представляет собой оптически активный материал по отношению к радиочастотной энергии 1804. Выражение "оптически активен" в отношении вещества может быть определено, как его способность отражать и преломлять радиочастотную энергию на пороговом уровне. Пробка 1808 имеет три секции различных форм, в том числе первую секцию 1810, вторую секцию 1812 и третью секцию 1814. Радиочастотная антенна 1800 также включает в себя сферическую линзу 1816, размещенную на оптическом пути после пробки 1808.
[0070] Радиочастотная антенна 1800 может быть изменена. Например, первая секция 1810 может иметь коническую форму, имеющую первую высоту между первой вершиной и первым основанием первой секции, при этом первое основание имеет первый радиус. Продолжая этот пример, вторая секция 1812 может иметь цилиндрическую форму, имеющую первый конец и второй конец. Второй радиус второй секции может быть примерно равен первому радиусу. Первый конец может находиться в непосредственном контакте с первым основанием. Продолжая дальше этот пример, третья секция 1814 может иметь коническую форму, имеющую вторую высоту между второй вершиной и третьим основанием третьей секции. Третий радиус третьего основания может быть примерно равен первому радиусу. Вторая высота может быть меньше, чем первая высота. Второй конец второй секции может находиться в непосредственном контакте с третьим основанием третьей секции.
[0071] Радиочастотная антенна 1800 может быть дополнительно изменена. Например, для радиочастотной энергии, направленной к первой вершине, первая высота выбрана так, что она обеспечивает создание угла первой секции пробки, который способствует отражению радиочастотной энергии от наружной поверхности первой секции, а также способствует внутреннему отражению первой части радиочастотной энергии, преломляемой в первой секции. В этом случае во второй секции созданы условия, способствующие внутреннему отражению первой части радиочастотной энергии, а вторая часть радиочастотной энергии, проходящая с преломлением через вторую секцию, направлена от второй секции. Также в этом случае, вторая высота выбрана так, что она обеспечивает фокусирование третьей части радиочастотной энергии, проходящей через третью секцию, на сферической линзе.
[0072] В одном иллюстративном примере расстояние между первым концом второй секции и центром сферической линзы является фокусным расстоянием сферической линзы. В другом иллюстративном примере первая высота составляет примерно 0,01054 метра, длина второй секции составляет примерно 0,002635 метра, вторая высота составляет примерно 0,0008783 метра, первый радиус составляет примерно 0,00251 метра, средняя частота радиочастотной энергии составляет примерно 40 гигагерц, и граничная частота радиочастотной энергии составляет примерно 35 гигагерц.
[0073] Также возможны другие варианты реализации радиочастотной антенны 1800. Например, радиочастотная антенна 1800 также может включать в себя радиочастотный волновод 1818, размещенный на оптическом пути после источника 1802 радиоизлучения, но перед пробкой 1808.
[0074] В другом варианте реализации пробка 1808 может представлять собой один цельный материал, имеющий или не имеющий указанные три отличающиеся секции. Пробка 1808 может быть выполнена из экструдируемой пластмассы. Экструдируемая пластмасса имеет относительную диэлектрическую проницаемость примерно 4,4.
[0075] Еще в одном варианте реализации первая секция 1810 может представлять собой первый прямой круговой конус, вторая секция 1812 может представлять собой прямой круговой цилиндр, и третья секция 1814 может представлять собой второй прямой круговой конус. Еще в одном варианте реализации пробка 1808 может быть расположена внутри второго материала, который имеет цилиндрическую форму и, имеющую второй радиус, который больше чем первый радиус пробки 1808.
[0076] Возможны многие другие варианты реализации. Таким образом, иллюстративные примеры, описанные в отношении ФИГ. 18, не обязательно ограничивают заявленные изобретения.
На ФИГ. 19 приведена блок-схема еще одной радиочастотной антенны, изображенная в соответствии с иллюстративным примером. Радиочастотная антенна 1900 может представлять собой другой вариант реализации антенны 200 по ФИГ. 2, антенны 300 по ФИГ. 3, антенны, показанной на ФИГ. 15, или радиочастотной антенны 1800 по ФИГ. 18. Радиочастотная антенна 1900 может быть охарактеризована как радиочастотная (РЧ) антенна, выполненная с возможностью уменьшения боковых лепестков радиочастотного излучения, вызываемых сферической аберрацией.
[0077] Радиочастотная антенна 1900 может включать в себя источник 1902 радиоизлучения, выполненный с возможностью передачи радиочастотной энергии 1904 по оптическому пути, заданному между источником 1902 радиоизлучения и точкой 1906 выхода от радиочастотной антенны 1900. Радиочастотная антенна 1900 также включает в себя пробку 1908, размещенную на оптическом пути после источника 1902 радиоизлучения. Пробка 1908 может быть материалом, оптически активным по отношению к радиочастотной энергии 1904. Пробка 1908 может иметь три секции из различных материалов с различными диэлектрическими проницаемостями, в том числе первую секцию 1910, вторую секцию 1912 и третью секцию 1914. Радиочастотная антенна 1900 также может включать в себя сферическую линзу 1916, размещенную на оптическом пути после пробки 1908.
[0078] Радиочастотная антенна 1900 может быть изменена. Например, в одном иллюстративном примере первая секция 1910 может быть выполнена из первого материала, имеющего первый показатель преломления в отношении радиочастотной энергии 1904. В этом случае вторая секция 1912 может быть выполнена из второго материала, имеющего второй показатель преломления в отношении радиочастотной энергии 1904, который больше, чем первый показатель преломления. Кроме того, в этом случае третья секция 1914 может быть выполнена из третьего материала, имеющего третий показатель преломления в отношении радиочастотной энергии, который больше, чем второй показатель преломления.
[0079] В другом иллюстративном примере по меньшей мере два из первого материала, второго материала и третьего материала имеют различные диэлектрические проницаемости. Между указанными по меньшей мере двумя материалами из первого материала, второго материала и третьего материала может быть размещен элемент с градиентной диэлектрической проницаемостью. Градиентный элемент может иметь коническую форму или может иметь другую форму.
[0080] Возможны многие другие варианты реализации. Например, радиочастотная антенна 1900 также может включать в себя радиочастотный волновод. Таким образом, иллюстративные примеры, описанные в отношении ФИГ. 19, не обязательно ограничивают заявленные изобретения.
Кроме того, раскрытие содержит примеры согласно следующим пунктам:
Пункт 1. Способ ослабления в антенне релеевского замирания, обусловленного многолучевым распространением, включающий:
подсоединение антенны на верхней части конструкции, покрытой слоем, поглощающим радиочастотное (РЧ) излучение, и имеющей такую форму, что любая отражающая поверхность указанной конструкции перпендикулярна входящему радиочастотному сигналу; и
направление входящего радиочастотного сигнала к указанной конструкции,
причем нежелательные прямые или отраженные радиочастотные сигналы либо поглощаются слоем, поглощающим радиочастотное излучение, либо отклоняются назад к источнику радиочастотного сигнала с недопущением создания помех нежелательным радиочастотным сигналом необходимому радиочастотному сигналу, направленному на антенну.
Пункт 2. Способ по пункту 1, согласно которому форма содержит сферу или полусферу, а антенна соединена с выпуклой внешней поверхностью указанной конструкции.
Пункт 3. Способ по пункту 1, согласно которому слой, поглощающий радиочастотное излучение, представляет собой материал, выбранный из группы, состоящей из: углеродного материала; покрывных матов из волос животного, смешанных с углеродной сажей; металлов и металлических частиц, в том числе твердых частиц металлического алюминия, оксида железа и порошкообразного железа; комбинации полипиррола с другим веществом, в том числе латексом, полимерными смесями или волокнами; электропроводящего полимера, в том числе полианилина; и сочетания указанного.
Пункт 4. Радиочастотная (РЧ) антенна, выполненная с возможностью уменьшения боковых лепестков радиочастотного излучения, вызываемых сферической аберрацией, содержащая:
источник радиоизлучения, выполненный с возможностью передачи радиочастотной энергии по оптическому пути, заданному между источником радиоизлучения и точкой выхода от радиочастотной антенны;
пробку, размещенную на оптическом пути после источника радиоизлучения, содержащую оптически активный материал по отношению к радиочастотной энергии и имеющую три секции различных форм; и
сферическую линзу, размещенную на оптическом пути после пробки.
Пункт 5. Радиочастотная антенна по пункту 4, в которой пробка также содержит:
первую секцию, которая имеет коническую форму, имеющую первую высоту между первой вершиной и первым основанием первой секции, при этом первое основание имеет первый радиус;
вторую секцию, которая имеет цилиндрическую форму, имеющую первый конец и второй конец, при этом
второй радиус второй секции примерно равен первому радиусу, а
первый конец находится в непосредственном контакте с первым основанием; и
третью секцию, которая имеет коническую форму, имеющую вторую высоту между второй вершиной и третьим основанием третьей секции, причем
третий радиус третьего основания примерно равен первому радиусу,
вторая высота меньше, чем первая высота, а
второй конец второй секции находится в непосредственном контакте с третьим основанием третьей секции.
Пункт 6. Радиочастотная антенна по пункту 5, в которой для радиочастотной энергии, направленной к первой вершине:
первая высота выбрана так, что она обеспечивает создание угла первой секции пробки, который способствует отражению радиочастотной энергии от наружной поверхности первой секции, а также способствует внутреннему отражению первой части радиочастотной энергии, преломляемой в первой секции;
во второй секции созданы условия, способствующие внутреннему отражению первой части радиочастотной энергии, а вторая часть радиочастотной энергии, проходящая с преломлением через вторую секцию, направлена от второй секции; а
вторая высота выбрана так, что она обеспечивает фокусирование третьей части радиочастотной энергии, проходящей через третью секцию, на сферической линзе.
Пункт 7. Радиочастотная антенна по пункту 6, в которой расстояние между первым концом второй секции и центром сферической линзы является фокусным расстоянием сферической линзы.
Пункт 8. Радиочастотная антенна по пункту 6, в которой:
первая высота составляет примерно 0,01054 метра;
длина второй секции составляет примерно 0,002635 метра;
вторая высота составляет примерно 0,0008783 метра;
первый радиус составляет примерно 0,00251 метра;
средняя частота радиочастотной энергии составляет примерно 40 гигагерц; а граничная частота радиочастотной энергии составляет примерно 35 гигагерц.
Пункт 9. Радиочастотная антенна по пункту 4, также содержащая:
радиочастотный волновод, размещенный на оптическом пути после источника радиоизлучения, но перед пробкой.
Пункт 10. Радиочастотная антенна по пункту 4, в которой пробка содержит один цельный материал.
Пункт 11. Радиочастотная антенна по пункту 10, в которой пробка содержит экструдируемую пластмассу.
Пункт 12. Радиочастотная антенна по пункту 11, в которой экструдируемая пластмасса имеет относительную диэлектрическую проницаемость примерно 4,4.
Пункт 13. Радиочастотная антенна по пункту 4, в которой оптическая активность в отношении вещества определена как его способность отражать и преломлять радиочастотную энергию на пороговом уровне.
Пункт 14. Радиочастотная антенна по пункту 5, в которой первая секция содержит первый прямой круговой конус, вторая секция содержит прямой круговой цилиндр, а третья секция содержит второй прямой круговой конус.
Пункт 15. Радиочастотная антенна по пункту 4, в которой пробка расположена внутри второго материала, который имеет цилиндрическую форму и имеет второй радиус, который больше чем первый радиус пробки.
Пункт 16. Радиочастотная (РЧ) антенна, выполненная с возможностью уменьшения боковых лепестков радиочастотного излучения, вызываемых сферической аберрацией, содержащая:
источник радиоизлучения, выполненный с возможностью передачи радиочастотной энергии по оптическому пути, заданному между источником радиоизлучения и точкой выхода от радиочастотной антенны;
пробку, размещенную на оптическом пути после источника радиоизлучения, содержащую оптически активный материал по отношению к радиочастотной энергии и имеющую три секции из различных материалов с различными диэлектрическими проницаемостями; и
сферическую линзу, размещенную на оптическом пути после пробки.
Пункт 17. Радиочастотная антенна по пункту 16, в которой пробка также содержит:
первую секцию, содержащую первый материал, имеющий первый показатель преломления в отношении радиочастотной энергии;
вторую секцию, содержащую второй материал, имеющий второй показатель преломления в отношении радиочастотной энергии, который больше, чем первый показатель преломления; и
третью секцию, содержащую третий материал, имеющий третий показатель преломления в отношении радиочастотной энергии, который больше, чем второй показатель преломления.
Пункт 18. Радиочастотная антенна по пункту 17, в которой по меньшей мере два из первого материала, второго материала, и третьего материала имеют различные диэлектрические проницаемости.
Пункт 19. Радиочастотная антенна по пункту 18, в которой между указанными по меньшей мере двумя материалами из первого материала, второго материала и третьего материала размещен элемент с градиентной диэлектрической проницаемостью.
Пункт 20. Радиочастотная антенна по пункту 19, в которой градиентный элемент имеет коническую форму.
Описание различных иллюстративных примеров представлено в целях иллюстрации и описания, оно не является исчерпывающим или ограниченным примерами в раскрытой форме. Многие модификации и вариации окажутся очевидны специалистам в данной области техники. Кроме того, различные иллюстративные примеры могут обеспечить различные функции по сравнению с другими иллюстративными примерами. Выбранный пример или выбранные примеры выбраны и описаны для того, чтобы наилучшим образом объяснить принципы примеров, практическое применение и дать возможность другим обычным специалистам в данной области техники понять раскрытие различных примеров с различными модификациями, которые подходят для конкретного рассматриваемого применения.
1. Способ (1700) ослабления в антенне релеевского замирания, обусловленного многолучевым распространением, включающий:
подсоединение антенны на верхней части конструкции, покрытой слоем, поглощающим радиочастотное (РЧ) излучение, и имеющей такую форму, что любая отражающая поверхность указанной конструкции перпендикулярна входящему радиочастотному сигналу (1702); и
направление входящего радиочастотного сигнала к указанной конструкции, причем
нежелательные прямые или отраженные радиочастотные сигналы либо поглощаются слоем, поглощающим радиочастотное излучение, либо отклоняются назад к источнику радиочастотного сигнала с недопущением создания помех нежелательным радиочастотным сигналом необходимому радиочастотному сигналу, направленному на антенну (1704).
2. Способ (1700) по п. 1, согласно которому форма содержит сферу или полусферу, а
антенна соединена с выпуклой внешней поверхностью указанной конструкции.
3. Способ (1700) по п. 1 или 2, согласно которому слой, поглощающий радиочастотное излучение, представляет собой материал, выбранный из группы, состоящей из: углеродного материала; покрывных матов из волос животного, смешанных с углеродной сажей; металла и металлических частиц, в том числе твердых частиц металлического алюминия, оксида железа и порошкообразного железа; комбинации полипиррола с другим веществом, в том числе латексом, полимерными смесями или волокнами; электропроводящего полимера, в том числе полианилина; и сочетания указанного.
4. Радиочастотная (РЧ) антенна (1800), выполненная с возможностью уменьшения боковых лепестков радиочастотного излучения, вызываемых сферической аберрацией, содержащая:
источник (1802) радиоизлучения, выполненный с возможностью передачи радиочастотной энергии (1804) по оптическому пути, заданному между источником (1802) радиоизлучения и точкой (1806) выхода от радиочастотной антенны (1800);
пробку (1808), размещенную на оптическом пути после источника (1802) радиоизлучения, содержащую оптически активный материал по отношению к радиочастотной энергии (1804) и имеющую первую секцию (1810), вторую секцию (1812) и третью секцию (1814), каждая из которых (1810, 1812, 1814) имеет отличающуюся форму; и
сферическую линзу (1816), размещенную на оптическом пути после пробки (1808).
5. Радиочастотная антенна (1800) по п. 4, в которой:
первая секция (1810) имеет коническую форму, имеющую первую высоту между первой вершиной и первым основанием первой секции (1810), причем первое основание имеет первый радиус;
вторая секция (1812) имеет цилиндрическую форму, имеющую первый конец и второй конец, при этом
второй радиус второй секции (1812) примерно равен первому радиусу, а первый конец находится в непосредственном контакте с первым основанием; и
третья секция (1814) имеет коническую форму, имеющую вторую высоту между второй вершиной и третьим основанием третьей секции (1814), причем
третий радиус третьего основания примерно равен первому радиусу, вторая высота меньше, чем первая высота, а
второй конец второй секции (1812) находится в непосредственном контакте с третьим основанием третьей секции (1814).
6. Радиочастотная антенна (1800) по п. 5, в которой для радиочастотной энергии (1804), направленной к первой вершине:
первая высота выбрана так, что она обеспечивает создание угла первой секции (1810) пробки (1808), который способствует отражению радиочастотной энергии (1804) от наружной поверхности первой секции (1810), а также способствует внутреннему отражению первой части радиочастотной энергии (1804), преломляемой в первой секции (1810);
во второй секции (1812) созданы условия, способствующие внутреннему отражению первой части радиочастотной энергии (1804), а вторая часть радиочастотной энергии (1804), проходящая с преломлением через вторую секцию (1812), направлена от второй секции (1812); а
вторая высота выбрана так, что она обеспечивает фокусирование третьей части радиочастотной энергии (1804), проходящей через третью секцию (1814), на сферической линзе (1816).
7. Радиочастотная антенна (1800) по п. 5 или 6, в которой расстояние между первым концом второй секции (1812) и центром сферической линзы (1816) является фокусным расстоянием сферической линзы (1816).
8. Радиочастотная антенна (1800) по п. 5 или 6, в которой:
первая высота составляет примерно 0,01054 метра;
длина второй секции (1812) составляет примерно 0,002635 метра;
вторая высота составляет примерно 0,0008783 метра;
первый радиус составляет примерно 0,00251 метра;
средняя частота радиочастотной энергии (1804) составляет примерно 40 гигагерц; а
граничная частота радиочастотной энергии (1804) составляет примерно 35 гигагерц.
9. Радиочастотная антенна (1800) по п. 4 или 5, также содержащая:
радиочастотный волновод, размещенный на оптическом пути после источника (1802) радиоизлучения, но перед пробкой (1808).
10. Радиочастотная антенна (1800) по п. 4 или 5, в которой пробка (1808) содержит один цельный материал.
11. Радиочастотная антенна (1800) по п. 10, в которой пробка (1808) содержит экструдируемую пластмассу.
12. Радиочастотная антенна (1800) по п. 11, в которой экструдируемая пластмасса имеет относительную диэлектрическую проницаемость примерно 4,4.
13. Радиочастотная антенна (1800) по п. 4 или 5, в которой оптическая активность в отношении вещества определена как его способность отражать и преломлять радиочастотную энергию (1804) на пороговом уровне.
14. Радиочастотная антенна (1800) по п. 4 или 5, в которой первая секция (1810) содержит первый прямой круговой конус, вторая секция (1812) содержит прямой круговой цилиндр, а третья секция (1814) содержит второй прямой круговой конус.
15. Радиочастотная антенна (1800) по п. 4 или 5, в которой пробка (1808) расположена внутри второго материала, который имеет цилиндрическую форму и имеет второй радиус, который больше чем первый радиус пробки (1808).
16. Радиочастотная (РЧ) антенна (1900), выполненная с возможностью уменьшения боковых лепестков радиочастотного излучения, вызываемых сферической аберрацией, содержащая:
источник (1902) радиоизлучения, выполненный с возможностью передачи радиочастотной энергии (1904) по оптическому пути, заданному между источником (1902) радиоизлучения и точкой (1906) выхода от радиочастотной антенны (1900);
пробку (1908), размещенную на оптическом пути после источника (1902) радиоизлучения, содержащую оптически активный материал по отношению к радиочастотной энергии (1904) и имеющую первую секцию (1910), вторую секцию (1912) и третью секцию (1914), каждая из которых (1910, 1912, 1914) выполнена из различных материалов с различными диэлектрическими проницаемостями; и
сферическую линзу (1916), размещенную на оптическом пути после пробки (1908).
17. Радиочастотная антенна (1900) по п. 16, в которой:
первая секция (1910) содержит первый материал, имеющий первый показатель преломления в отношении радиочастотной энергии (1904);
вторая секция (1912) содержит второй материал, имеющий второй показатель преломления в отношении радиочастотной энергии (1904), который больше, чем первый показатель преломления; и
третья секция (1914) содержит третий материал, имеющий третий показатель преломления в отношении радиочастотной энергии (1904), который больше, чем второй показатель преломления.
18. Радиочастотная антенна (1900) по п. 17, в которой по меньшей мере два из первого материала, второго материала и третьего материала имеют различные диэлектрические проницаемости.
19. Радиочастотная антенна (1900) по п. 18, в которой между указанными по меньшей мере двумя материалами из первого материала, второго материала и третьего материала размещен элемент с градиентной диэлектрической проницаемостью.
20. Радиочастотная антенна (1900) по п. 19, в которой градиентный элемент имеет коническую форму.
